本篇文章主要介绍以下几个知识点：

• 线程的基本用法。
• 异步消息处理机制。
• 使用 AsyncTask。

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10.1 Android 多线程编程

当我们执行一些耗时操作，如发起一条网络请求时，考虑到网速等其他原因，服务器未必会立刻响应我们的请求，若不将这类操作放在子线程中运行，会导致主线程被阻塞，从而影响软件的使用。下面就来学习下 Android 多线程编程。

10.1.1 线程的基本用法

Android 多线程编程并不比 Java 多线程编程特殊，基本都是使用相同的语法。

• 继承 Thread 类
   新建一个类继承自 Thread，然后重写父类的 run() 方法：

    class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            // 处理具体的逻辑
        }
    }

    // 启动线程，run()方法中的代码就会在子线程中运行了
    new MyThread().run(); 

• 实现 Runnable 接口
   新建一个类实现 Runnable 接口，启动再 new Thread()：

   class MyThread2 implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            // 处理具体的逻辑
        }
    }

    // 启动线程
    MyThread2 myThread2 = new MyThread2();
    new Thread(myThread2).start();

当然也可用匿名类方式实现 Runnable 接口：

    // 匿名类方式实现
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 处理具体的逻辑
        }
    }).start();

10.1.2 在子线程中更新 UI

Android 的 UI 是线程不安全的，若想要更新应用程序的 UI 元素，必须在主线程中进行，否则会出现异常。

下面通过个例子来验证下。在布局中添加一个 TextView用于显示内容，一个 Button 用于点击后改变显示的内容：

public class UpdateUITestActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    private Button btn_change_text;
    private TextView tv_text;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_update_uitest);

        tv_text = (TextView) findViewById(R.id.tv_text);
        btn_change_text = (Button) findViewById(R.id.btn_change_text);
        btn_change_text.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
         switch (v.getId()){
             case R.id.btn_change_text:
                 new Thread(new Runnable() {
                     @Override
                     public void run() {
                         // 把显示内容“Hello world”改成“你好世界”
                         tv_text.setText("你好世界");
                     }
                 }).start();
                 break;

             default:
                 break;
         }
    }
}

上述代码在 Button 的点击事件里开启了一个子线程，然后在子线程中更新 UI，运行程序，效果如下：

在子线程中更新UI导致崩溃

程序果然崩溃了，观察错误日志，可以看出是由于在子线程中更新UI导致的：

崩溃的错误信息

由此证实了 Android 不允许在子线程中进行 UI 操作。但有时候，必须在子线程中执行耗时操作，然后根据执行结果进行 UI 操作，这种情况就需要使用异步消息处理的方法。

Android 提供了一套异步消息处理机制，完美地解决了在子线程中进行 UI 操作地问题。修改上面代码如下：

public class UpdateUITestActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    private Button btn_change_text;
    private TextView tv_text;
    
    // 定义一个整型常量用于表示更新TextView这个动作
    public static final int UPDATE_TEXT = 1;
    
    private Handler handler = new Handler(){
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what){
                case  UPDATE_TEXT:
                    // 在这里可以进行 UI 操作
                    tv_text.setText("你好世界");
                    break;
                
                 default:
                     break;
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_update_uitest);

        tv_text = (TextView) findViewById(R.id.tv_text);
        btn_change_text = (Button) findViewById(R.id.btn_change_text);
        btn_change_text.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
         switch (v.getId()){
             case R.id.btn_change_text:
                 new Thread(new Runnable() {
                     @Override
                     public void run() {
                         // 创建Message对象，并将它的what字段指定为UPDATE_TEXT
                         Message message = new Message();
                         message.what = UPDATE_TEXT;
                         handler.sendMessage(message);//将Message对象发送出去
                     }
                 }).start();
                 break;

             default:
                 break;
         }
    }
}

重新运行程序，效果如下：

成功替换显示的文字

上面就是 Android 异步消息处理的基本用法，下面来分析下它的工作原理。

10.1.3 解析异步消息处理机制

Android 异步消息处理主要由4个部分组成：Message、Handler、MessageQueue、Looper。

• Message
   Message 是在线程之间传递的消息，它可在内部携带少量的信息，用于在不同线程之间交换数据。

• Handler
   Handler 主要是用于发送和处理消息的。发送消息一般用它的 sendMessage() 方法，发送的消息经过一系列地辗转处理后，最终传递到它的 handleMessage() 方法中。

• MessageQueue
   MessageQueue是消息队列，主要用于存放所有通过 Handler 发送地消息。这部分消息会一直存放于消息队列中，等待被处理。每个线程中只会有一个 MessageQueue 对象。

• Looper
   Looper 是每个线程中 MessageQueue 的管家，调用 Looper.loop() 方法后，就会进入到一个无限循环中，然后每当发现 MessageQueue 中存在一条消息，就会将它取出，并传递到 Handler 的 handleMessage() 方法中。每个线程中也只会有一个 Looper 对象。

整个异步消息处理机制的流程如下：
 （1）在主线程中创建 Handler 对象，重写 handleMessage() 方法
 （2）子线程进行UI操作时，创建 Message 对象，通过 Handler 发送这条消息
 （3）Looper 从MessageQueue 中取出待处理消息
 （4）最后分发回 Handler 的 handleMessage() 方法中。
  由于 Handler 是在主线程中创建的，所以此时 handleMessage() 方法中的代码也会在主线程中运行，就可以进行 UI 操作了。

整个异步消息处理机制的流程示意图如下：

异步消息处理机制流程示意图

其核心思想就是一条 Message 经过一系列的辗转调用后，也就从子线程进入到主线程，从不能更新 UI 变成了可以更新 UI。

10.1.4 使用 AsyncTask

为了更方便在子线程中进行 UI 操作，Android 基于异步处理消息机制帮我们封装了一个工具：AsyncTask。

AsyncTask是个抽象类，使用它需要创建一个子类去继承它。在继承时可以为它指定3个泛型参数，用途如下：

• Params
  在执行 AsyncTask 时传入的参数，用于后台任务中使用

• Progress
  后台任务执行时，若需在界面显示当前进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位

• Result
  当任务执行完毕后，若需对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型

如一个简单的自定义 AsyncTask 如下：

// 第一个泛型参数Void 表示在执行AsyncTask时不需要传入参数给后台任务
// 第二个泛型参数Integer 表示使用整型数据作为进度条显示单位
// 第三个泛型参数Boolean 表示使用布尔型数据来反馈执行结果
class DownloadTask extends AsyncTask<Void,Integer,Boolean>{
    . . .
}

若要完善上面对任务的定制，还需要重写 AsyncTask 的几个方法：

public class DownloadTask extends AsyncTask<Void,Integer,Boolean> {

    /**
     * 在后台任务执行前调用，用于一些界面上的初始化操作
     */
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        progressDialog.show(); // 显示进度对话框
    }

    /**
     * 在子线程中运行，在这处理所有耗时操作
     * 注意：不可进行 UI 操作，若需要可调用 publishProgress(Progress...)方法来完成
     * @param params
     * @return
     */
    @Override
    protected Boolean doInBackground(Void... params) {
        try {
            while (true){
                int downloadPercent = doDownload();// 这是一个虚构的方法
                publishProgress(downloadPercent);
                if (downloadPercent >= 100){
                    break;
                }
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        return true;
    }

    /**
     * 当后台任务中调用了 publishProgress(Progress...)方法后调用
     * 返回的数据会作为参数传递到此方法中，可利用返回的数据进行一些 UI 操作
     * @param values
     */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        // 在这里更新下载速度
        progressDialog.setMessage("Download " + values[0] + "%");
    }

    /**
     * 当后台任务执行完毕并通过 return 语句进行返回时调用
     * @param result
     */
    @Override
    protected void onPostExecute(Boolean result) {
        progressDialog.dismiss();// 关闭进度对话框
        if (result){
            ToastUtils.showShort("下载成功");
        }else {
            ToastUtils.showShort("下载失败");
        }
    }
}

简单来说，使用 AsyncTask 的诀窍就是，在 doInBackground() 方法中执行具体的耗时任务，在 onProgressUpdate() 方法中进行 UI 操作，在 onPostExecute() 方法中执行一些任务的收尾工作。

想要启动这个任务，添加如下代码即可：

new DownloadTask().execute();

本小节就介绍到这，后面会对下载这个功能完整的实现，下面一节会进入到本章的正题，服务。